JPH05212806A - Method for producing three-dimensional object - Google Patents

Method for producing three-dimensional object

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JPH05212806A
JPH05212806A JP4264887A JP26488792A JPH05212806A JP H05212806 A JPH05212806 A JP H05212806A JP 4264887 A JP4264887 A JP 4264887A JP 26488792 A JP26488792 A JP 26488792A JP H05212806 A JPH05212806 A JP H05212806A
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Abstract

PURPOSE: To enable the cross section of an object to form a film of photohardenable composition containing a photoresponsive agent to be selectively irradiate to color or decolor and repeatedly integrating successive adjacent cross-sectional patterns of the object to enable the selected element to be independently colored. CONSTITUTION: A photochromic material of a colorless dye or optically bleachable dye which are colored by irradiation is mixed with a photohardenable composition. After scanning a single layer, the X-Y layer, to form a three- dimensional object for hardening, the layer is scanned or irradiated to color or bleach the selected parts of the layer. Those processes are repeated on a cross-sectional pattern to laminate the X-Y layer to color or bleach the selected areas of the three-dimensional object. The photochromic materials chosen so that the wave length is different from the irradiating wave length used i hardening the X-Y layer.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、断層撮影データまたは
CAD/CAMデータからの三次元モデルの製造に関す
る。ここで、モデルは、1以上のエレメントまたは部分
を含有しており、各エレメントまたは部分は、互いに異
なる色または独自のテクスチャ、弾性、または、その他
の感触特性を有している。
FIELD OF THE INVENTION The present invention relates to the production of three-dimensional models from tomographic or CAD / CAM data. Here, the model contains one or more elements or parts, each element or part having a different color or unique texture, elasticity, or other tactile properties.

【0002】[0002]

【従来の技術および発明が解決しようとする課題】照射
により架橋および固体化する組成物に照射することによ
り、三次元物体またはモデルを製造する、いくつかの方
法および装置が、開発されている。スワインソンによる
米国特許第4041476号および第4228861号
は、放射線のインターセクティングビームを用いて、い
ちいち容積を走査することにより、独立に各点を固体化
させて、三次元物体を形成することを開示している。ス
ワインソンの方法は、複雑で高価である。
BACKGROUND OF THE INVENTION Several methods and devices have been developed for producing three-dimensional objects or models by irradiating compositions that crosslink and solidify upon irradiation. U.S. Pat. Nos. 4,041,476 and 4,228,861 to Swainson disclose that an intersecting beam of radiation is used to independently solidify each point by scanning a volume to form a three-dimensional object. is doing. The Swainson method is complicated and expensive.

【0003】ハルによる米国特許第4575330号
は、固体化した光重合可能な組成物の連続した薄層を積
層させることにより、三次元物体を製造する方法を開示
している。この方法は、立体石版印刷として知られるよ
うになったものである。このハルの特許に記載されたあ
る実施態様においては、三次元物体は、組成物のバスに
浸されたプラットフォームの表面に、光硬化性組成物の
薄層を設け、レーザービームを用いてこの層を走査する
ことにより形成されている。レーザーは、モデルのX、
Y次元を制御する。Z次元は、モデルの断面に相当する
各連続層が重合または架橋した後、プラットフォームを
より深くさげることにより、制御されるものである。
US Pat. No. 4,575,330 to Hull discloses a method of making a three-dimensional object by laminating successive thin layers of solidified photopolymerizable composition. This method became known as three-dimensional lithographic printing. In one embodiment described in this Hull patent, a three-dimensional object is provided with a thin layer of a photocurable composition on the surface of a platform immersed in a bath of the composition and using a laser beam to form this layer. Is formed by scanning. The laser is model X,
Control the Y dimension. The Z dimension is controlled by deepening the platform after each successive layer corresponding to the cross section of the model has polymerized or crosslinked.

【0004】他の三次元物体製造方法は、ブルメンター
ルによる米国特許第4940412号に記載されてお
り、この方法においては、透明および不透明な部分を有
するハードコピーイメージが、三次元物体を製造するた
めに、連続して積層されて接着される層を形成するため
の写真工程におけるマスクとして使用されるものであ
る。
Another method of making a three-dimensional object is described in US Pat. No. 4,940,412 by Blumental, in which a hard copy image having transparent and opaque portions is used to make a three-dimensional object. It is used as a mask in a photographic process for forming layers that are successively laminated and adhered.

【0005】前記方法によりあらかじめ製造されたモデ
ルは、本質的に、色およびテクスチャにおいて、均一で
ある。選択されたエレメントは、独自に着色可能であ
り、または独自のテクスチャ、弾性、またはその他の接
触特性に寄与可能である、モデルを製造することが望ま
れている。
Models prefabricated by the above method are essentially uniform in color and texture. It is desired to produce a model in which selected elements can be uniquely colored or contribute unique textures, elasticity, or other contact properties.

【0006】[0006]

【課題を解決するための手段および作用】本発明によれ
ば、独自に色のついたエレメントまたは独自に感触特性
を有するエレメントを有する、三次元物体が製造され
る。本発明の好ましい実施態様においては、三次元物体
が立体石版印刷により製造される。
SUMMARY OF THE INVENTION According to the present invention, a three-dimensional object is produced which has uniquely colored elements or elements which have unique tactile properties. In a preferred embodiment of the invention, the three-dimensional object is produced by solid lithographic printing.

【0007】ある実施態様においては、光応答性剤が、
光硬化性組成物に混合される。物体の各単層が形成され
ると、その単層は、前記光応答性剤が、モデルの一部の
感触特性を変化、漂白、または着色させる、光応答性剤
を選択的に添加する照射を用いて、走査される。色また
は感触特性変化の走査は、単層を形成する照射前、照射
中または照射後に行なうことが可能である。
In one embodiment, the photoresponsive agent is
It is mixed with the photocurable composition. As each monolayer of the object is formed, the monolayer is irradiated by the photoresponsive agent to selectively add a photoresponsive agent that alters, bleaches, or colors the tactile properties of a portion of the model. To be scanned. Scanning for changes in color or tactile properties can be performed before, during, or after irradiation to form a monolayer.

【0008】本発明の他の実施態様においては、光漂白
性光重合開始剤の組み合わせが、光硬化性層を硬化させ
るために使用される。モデルのあらかじめ選択された部
分を硬化させるために使用される照射は、そのモデル部
分において所望される色に基づいて、選択される。すな
わち、光硬化性組成物における光重合開始剤のうちの一
つを漂白する照射を選択することにより、光硬化性組成
物が、ラジカルまたは漂白された光重合開始剤により発
生した他の反応性種により硬化され、一方、漂白されて
いない光重合開始剤は、硬化された部分における層を着
色するものである。他の色が所望されるモデルの他の部
分においては、光硬化性層が、光重合開始剤が前記層を
着色する一方で、層を硬化させる他の光重合開始剤を漂
白する照射により、硬化される。
In another embodiment of the invention, a combination of photobleachable photoinitiators is used to cure the photocurable layer. The irradiation used to cure the preselected portion of the model is selected based on the color desired in that model portion. That is, by selecting the irradiation that bleaches one of the photopolymerization initiators in the photocurable composition, the photocurable composition is free of radicals or other reactive groups generated by the bleached photopolymerization initiator. The photocuring initiator which is cured by the seed, while not bleached, is what colors the layer in the cured part. In other parts of the model where other colors are desired, the photocurable layer may be irradiated by irradiation to bleach other photoinitiators that cure the layer while the photoinitiator colors the layer. Hardened.

【0009】本発明の他の実施態様においては、実質的
に無色のカラーフォーマが、光分解性組成物においてマ
イクロカプセル化され、または、光軟化性組成物に混合
されてマイクロパーティクルに形成される。これらの試
剤は、光硬化性組成物に混合される。光硬化性層への照
射後または照射と同時に、マイクロカプセルまたはマイ
クロパーティクルが、選択的に、含有されたカラーフォ
ーマを遊離させる、破壊させる、または分解させる、そ
れぞれの波長において、選択的に照射される。カラーフ
ォーマは、光ポリマまたは組成物における他の試剤と反
応して、カラーフォーマを着色し、モデルの一部を着色
する。本発明の他の実施態様においては、インクジェッ
トまたは類似の技術が、選択的に断面層の部分におい
て、反応性または不反応性染料を定着させることに使用
される。ここで、色は、層が硬化すると染料が層内で反
応またはトラップされるようにして、付けられる。
In another embodiment of the present invention, a substantially colorless color former is microencapsulated in a photodegradable composition or mixed with a photosoftenable composition to form microparticles. .. These agents are mixed with the photocurable composition. After or at the same time as the irradiation of the photocurable layer, the microcapsules or microparticles are selectively irradiated at the respective wavelengths that liberate, destroy or decompose the contained color former. It The color former reacts with the photopolymer or other agent in the composition to color the color former and to color a portion of the model. In another embodiment of the invention, inkjet or similar techniques are used to fix reactive or non-reactive dyes, optionally in the area of the cross-section layers. Here, color is applied so that the dye reacts or is trapped within the layer as the layer cures.

【0010】定義 ”感触特性”という言葉は、ここでは、テクスチャ、反
発弾性(resilience)、弾性(elasti
city)、硬度などを意味する。
DEFINITIONS The term "feel characteristics" is used herein to refer to texture, resilience, elasticity.
city), hardness, etc.

【0011】”エレメント”という言葉は、ここでは、
脳のモデル内の腫瘍またはひざのモデル内のじん帯など
のモデルの部分を意味する。
The term "element" here means
By a part of the model such as a tumor in a model of the brain or a ligament in a model of the knee.

【0012】”XーY層”という言葉は、ここでは、三
次元物体を形成するために、独立に走査され、または照
射され、および積層される、三次元物体の単層またはシ
ングル断面を意味する。
The term "XY layer" means herein a single layer or a single cross section of a three-dimensional object that is independently scanned, or illuminated, and laminated to form a three-dimensional object. To do.

【0013】[0013]

【実施例】本発明は特に、立体石版印刷に関連する使用
について記載するが、当業者にとっては、この教示が前
記ブルメンタールの特許に記載されたような、他の三次
元物体の製造方法に変換されて使用可能であることは、
明らかである。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention specifically describes its use in connection with three-dimensional lithographic printing, but it will be understood by those skilled in the art that this teaching translates into other methods of producing three-dimensional objects, such as those described in the aforementioned Blumental patent. Being used is
it is obvious.

【0014】本発明はまた、色限定または感触特性限定
照射工程が、断面パターンが照射された後、行なわれる
方法に関して、記載する。前者の工程が後者の工程の
前、後、または同時に行なわれることが可能であること
は、当業者には明らかである。
The present invention also describes a method in which the color-limited or tactile-characteristic limited irradiation step is carried out after the cross-sectional pattern has been irradiated. It will be apparent to those skilled in the art that the former step can occur before, after, or simultaneously with the latter step.

【0015】本発明のある実施態様によれば、ホトクロ
ミック材料が光硬化性組成物に混合される。ホトクロミ
ック材料は、照射により着色される無色染料または光漂
白可能な染料でもよい。各XーY層を硬化させるために
走査した後、その層は、走査または照射されて、層の選
択された部分が着色され、XーY層が積層されると、三
次元物体の選択されたエレメントが着色されることにな
る。立体石版印刷工程においては、層は、プラットフォ
ームがZー次元に低下すると、自動的に層が積層され
る。ブルメンタール方法においては、層は、機械的に積
層される。
According to one embodiment of the invention, a photochromic material is mixed with the photocurable composition. The photochromic material may be a colorless dye or a photobleachable dye that is colored by irradiation. After scanning to cure each XY layer, the layer is scanned or illuminated to color selected portions of the layer, and when the XY layers are stacked, the three-dimensional object is selected. The colored elements will be colored. In the three-dimensional lithographic printing process, layers are automatically laminated as the platform is lowered in the Z-dimension. In the Blumental method, the layers are laminated mechanically.

【0016】光漂白性染料を含有する光硬化性組成物の
場合には、XーY層は、引き続き、色が所望でない選択
された部分に照射される。光着色性剤の場合には、色が
所望であるところのXーY層の部分が、引き続き照射さ
れる。ホトクロミック剤は、XーY層を硬化させるため
に使用される照射に応答不可能である。また、層が硬化
すると、この試剤は、着色または漂白される。したがっ
て、XーY層を硬化させるのに使用される照射波長とは
異なる波長において、敏感であるホトクロミック材料
が、選択される。この方法においては、色が所望である
または所望でないXーY層の部分を引き続いて照射する
ことにより、着色されたエレメントが、三次元物体にお
いて形成可能である。
In the case of photocurable compositions containing photobleachable dyes, the XY layer is subsequently exposed to selected areas where color is not desired. In the case of photocolorants, the part of the XY layer where the color is desired is subsequently irradiated. Photochromic agents are not responsive to the radiation used to cure the XY layer. Also, when the layer cures, the agent becomes colored or bleached. Therefore, photochromic materials are selected that are sensitive at wavelengths different from the irradiation wavelengths used to cure the XY layer. In this way, colored elements can be formed in a three-dimensional object by subsequent irradiation of the part of the XY layer in which the color is desired or not desired.

【0017】本発明の前記実施態様において有用な光漂
白性染料の例は、本技術分野において良く知られてお
り、1991年2月1日に提出された米国特許出願第0
7/649100号に記載されたベンゾスピロピランの
メロシアナイン変形(merocyanine tra
nsformations)を含有する。
Examples of photobleachable dyes useful in the above embodiments of the present invention are well known in the art and are incorporated by reference in US Patent Application No. 0, filed February 1, 1991.
7/649100, the merocyanine tra modification of benzospiropyran.
nsformations).

【0018】前記ホトクロミック剤が、モデルの所望の
色の濃さを有する量で、使用される。典型的な光硬化性
組成物は、100部のモノマーあたり、約0.02から
1部のホトクロミック染料を含有可能である。
The photochromic agent is used in an amount having the desired color strength of the model. A typical photocurable composition can contain about 0.02 to 1 part of photochromic dye per 100 parts of monomer.

【0019】前記実施態様において有用な光着色性染料
の例もまた、本技術分野において良く知られており、1
991年2月1日で提出された米国特許出願第07/6
49100号に記載されたベンゾスピロピランを含有す
る。
Examples of photocolorable dyes useful in the above embodiments are also well known in the art, and
US Patent Application No. 07/6 filed February 1, 991
Benzospiropyran described in No. 49100.

【0020】本発明の他の実施態様は、ジアゾケミスト
リを利用するものである。モノマ、ジアゾ化合物、およ
び光重合開始剤を含有する、光硬化性XーY層は、可視
光線を用いて照射され、三次元物体の固体部分に相当す
る部分を硬化する。各XーY層が形成された後、色が所
望でないXーY層の部分は、紫外線を用いて照射され
る。XーY層は、次いで、照射されていない部分を選択
的に着色するための、ブループリントにおいて使用され
る処理と類似の処理、すなわち、アンモニア蒸気を用い
て処理される。
Another embodiment of the present invention utilizes diazo chemistry. The photocurable XY layer containing the monomer, diazo compound, and photoinitiator is irradiated with visible light to cure the portion corresponding to the solid portion of the three-dimensional object. After each XY layer is formed, the portions of the XY layer where color is not desired are illuminated with UV light. The XY layer is then treated with a treatment similar to that used in blueprints, namely ammonia vapor, to selectively color the unirradiated areas.

【0021】本発明の実施態様において有用なジアゾ化
合物は、本技術分野において良く知られており、従来の
ブループリントで使用された化合物を含有する。アンモ
ニアガス処理は、照射の後、アンモニアガスの充満した
部屋において行なうことができる。
The diazo compounds useful in the embodiments of the present invention include compounds well known in the art and used in conventional blueprints. Ammonia gas treatment can be performed after irradiation in a room filled with ammonia gas.

【0022】本発明の他の実施態様によれば、カラーフ
ォーマまたはカラープリカーサを含有する、マイクロカ
プセルまたはマイクロパーティクルが、調製される。マ
イクロカプセルの壁部は、日本特許公告52ー3448
8(1977年9月3日)に記載されているような光分
解性壁部形成ポリマから形成可能である。または、光軟
化性マイクロパーティクルは、米国特許第4、788、
125号に記載されているように、光軟化性組成物から
形成可能である。または、カラーフォーマは、日本特許
公告44ー17733(1969年8月4日)に記載さ
れているような、マイクロカプセル壁部を破壊する、光
分解性剤を用いて、マイクロカプセル化が可能である。
前記文献に記載されているように、カラーフォーマを光
感応性マイクロカプセルまたは光感応性マイクロパーテ
ィクルに混合することにより、光応答性でないカラーフ
ォーマが、光応答性となるものである。XーY層硬化
後、マイクロカプセルまたはマイクロパーティクルを化
学線照射することにより、マイクロカプセルまたはマイ
クロパーティクルの壁部が分解し、カラーフォーマが遊
離する。ホトクロミック剤の場合には、カラープリカー
サが選択的に、XーY層の硬化に独立して、選択的に遊
離可能であるように、マイクロカプセルまたはマイクロ
パーティクルの感応性は、光硬化性組成物のそれとは異
なる。
According to another embodiment of the present invention, microcapsules or microparticles containing a color former or color precursor are prepared. The wall portion of the microcapsule is Japanese Patent Publication No. 52-3448.
8 (September 3, 1977) can be formed from photodegradable wall-forming polymers. Alternatively, the photo-softenable microparticles are described in US Pat. No. 4,788,
It can be formed from a photosoftening composition as described in No. 125. Alternatively, the color former can be microencapsulated by using a photodegradable agent that destroys the microcapsule wall, as described in Japanese Patent Publication 44-17733 (August 4, 1969). is there.
As described in the above-mentioned document, by mixing the color former with the light-sensitive microcapsules or the light-sensitive microparticles, the non-light-responsive color former becomes light-responsive. After the XY layer is cured, the microcapsules or microparticles are irradiated with actinic rays, whereby the wall portions of the microcapsules or microparticles are decomposed and the color former is released. In the case of a photochromic agent, the sensitivity of the microcapsules or microparticles is determined by the photocurable composition so that the color precursor can be selectively released independently of the curing of the XY layer. It is different from that of the thing.

【0023】本発明の特別の実施態様においては、光硬
化性組成物は、独立に異なるカラーフォーマを含有する
マイクロカプセルまたはマイクロパーティクルの多数の
セットを含有可能である。たとえば、それぞれ、シア
ン、マゼンタおよびイエローカラーフォーマを含有す
る、マイクロカプセルまたはマイクロパーティクルの3
セットが、種々の異なる色に独立に着色されたエレメン
トを有するモデルを製造するのに使用可能である。たと
えば、マイクロカプセルまたはマイクロパーティクル
は、異なる照射バンドで照射されて分解され、または軟
化されて、調製可能である。XーY層硬化後、シアン、
マゼンタおよびイエローのマイクロカプセルまたはマイ
クロパーティクルは、XーY層の所望の部分に所望の色
が製造されるように、XーY層の選択された部分に、選
択的に、異なるバンドの照射が行なわれる。たとえば、
黄色が所望であるエレメント内のXーY層の部分に於い
ては、層は、イエローカラーフォーマ含有マイクロカプ
セルまたはマイクロパーティクルを分解する照射によっ
て、照射される。XーY層のこの部分は、シアン含有ま
たはマゼンタ含有マイクロカプセルまたはマイクロパー
ティクルを分解する照射には、照射されない。同時に、
赤が所望であるエレメントに相当するXーY層のこれら
の部分においては、層は、シアン含有マイクロカプセル
またはマイクロパーティクルを分解する照射にこれらの
部分を照射することなしに、マゼンタ含有およびイエロ
ー含有マイクロカプセルまたはマイクロパーティクルを
分解する照射に照射される。
In a particular embodiment of the present invention, the photocurable composition may contain multiple sets of microcapsules or microparticles that contain independently different color formers. For example, 3 of microcapsules or microparticles containing cyan, magenta and yellow color formers, respectively.
The set can be used to make a model with elements that are independently colored in a variety of different colors. For example, microcapsules or microparticles can be prepared by irradiation with different irradiation bands to decompose or soften. After curing the XY layer, cyan,
The magenta and yellow microcapsules or microparticles are selectively irradiated with different bands in selected parts of the XY layer so that the desired color is produced in the desired part of the XY layer. Done. For example,
In the portion of the XY layer within the element where yellow is desired, the layer is illuminated by irradiation that decomposes the yellow color former-containing microcapsules or microparticles. This part of the XY layer is not exposed to the radiation that decomposes the cyan-containing or magenta-containing microcapsules or microparticles. at the same time,
In those parts of the XY layer corresponding to the elements where red is desired, the layers are magenta-containing and yellow-containing, without irradiating these parts with irradiation that decomposes the cyan-containing microcapsules or microparticles. Irradiated with radiation that decomposes microcapsules or microparticles.

【0024】カラーフォーマは、本質的に無色の化合物
である。典型的には、これらは、酸または塩基と反応す
ることにより、着色される。したがって、マイクロカプ
セルまたはマイクロパーティクルから遊離したカラーフ
ォーマを着色するためには、酸または塩基性化合物が、
光硬化性化合物に混合されなければならない。または、
形成されたポリマが、酸性または塩基性である場合に
は、カラーフォーマの現像剤として機能可能である。
Color formers are essentially colorless compounds. Typically, they are colored by reacting with acids or bases. Therefore, in order to color the color former released from the microcapsules or microparticles, an acid or basic compound is added.
It must be mixed with the photocurable compound. Or
When the formed polymer is acidic or basic, it can function as a color former developer.

【0025】カラーフォーマの有用な例は、本技術にお
いて良く知られており、米国特許第4399209号に
記載されている。
Useful examples of color formers are well known in the art and are described in US Pat. No. 4,399,209.

【0026】本発明の他の実施態様によれば、光硬化性
組成物は、2以上の光漂白性光重合開始剤の組み合わせ
を含有する。この実施態様によれば、XーY層は、Xー
Y層が形成されるとき、その層から色が減ざれることに
より、選択的に着色可能である。この場合、XーY層
は、硬化させるために、同じ波長の照射に、均一に照射
されるわけではない。むしろ、層の各部分は、XーY層
の特別な部分に所望な色に基づいて選択された波長で、
照射される。本発明のこの実施態様においては、シア
ン、マゼンタ、およびイエロー光漂白性光重合開始剤の
組み合わせが使用される。これらの光重合開始剤は、重
合が開始するとき、漂白する。漂白性光重合開始剤のあ
るものは、重合が、開始ラジカル中間体を製造し、光重
合開始剤が色を失う、還元性電子伝達(reducti
ve electron transfer)により開
始される(文献:Chesneau and Neck
ers、J.Photochem、42、269(19
88))。
According to another embodiment of the invention, the photocurable composition contains a combination of two or more photobleachable photoinitiators. According to this embodiment, the XY layer is selectively colorable by subtracting color from the XY layer as it is formed. In this case, the XY layers are not uniformly exposed to the same wavelength of radiation to cure. Rather, each part of the layer is at a wavelength selected based on the color desired for the particular part of the XY layer,
Is irradiated. In this embodiment of the invention, a combination of cyan, magenta, and yellow photobleachable photoinitiators is used. These photopolymerization initiators bleach when polymerization is initiated. Some bleachable photoinitiators are those in which the polymerization produces an initiating radical intermediate and the photoinitiator loses color, reducing electron transfer (reducti).
ve electron transfer) (reference: Chesneau and Neck)
ers, J. Photochem, 42, 269 (19
88)).

【0027】基準色において三次元物体を形成するため
の減色分離モデルは、このようにして可能である。フォ
トポリマが形成されると漂白される、シアン、マゼン
タ、およびイエロー光重合開始染料を含有するモノマ混
合物が調製される。これらの吸収は、個々に活性化さ
れ、漂白可能なように、注意深く合わされなければなら
ない。開始は、シアン、マゼンタ、またはイエロー吸収
波長に調整された照射により起こる。コンピュータイン
プットにより、照射工程の波長、電力および期間が制御
され、これにより、XーY層形成のみならず、各部の色
も制御される。たとえば、もし開始が黄色吸収光重合開
始剤により引き起こされると、ポリマ形成は、この点
で、青色の物体を製造する。もし開始がマゼンタ光重合
開始剤により引き起こされると、ポリマ形成は、この点
で、緑色の物体を製造する。もし開始がシアン吸収染料
により引き起こされると、この部分は、オレンジ色であ
る。
A subtractive color separation model for forming a three-dimensional object in the reference color is thus possible. A monomer mixture is prepared containing cyan, magenta, and yellow photoinitiator dyes that are bleached once the photopolymer is formed. These absorptions must be carefully combined to be individually activated and bleachable. Onset occurs by irradiation tuned to cyan, magenta, or yellow absorption wavelengths. The computer input controls the wavelength, power and duration of the irradiation process, which controls not only the XY layer formation but also the color of each part. For example, if the initiation is caused by a yellow absorbing photoinitiator, polymer formation produces a blue object at this point. If the initiation is triggered by a magenta photoinitiator, polymer formation produces a green object at this point. If the initiation is caused by a cyan absorbing dye, this part is orange.

【0028】本発明のこの実施態様に有用な光重合開始
剤の例としては、米国特許第4772541号に記載の
ダイボレート光重合開始剤、1991年5月20日に出
願された係属中の米国特許出願07/702886に記
載されたフルオロン、および、1991年2月1日に出
願された米国特許出願07/649100に記載された
ベンゾスピロピランが、含有される。
Examples of photoinitiators useful in this embodiment of the present invention include the diborate photoinitiators described in US Pat. No. 4,772,541, pending US patent filed May 20, 1991. Included are the fluorones described in application 07/702886 and the benzospiropyrans described in US patent application 07/649100, filed February 1, 1991.

【0029】本発明の他の実施態様においては、モデル
の選択された部分またはエレメントは、色が所望される
点において、ポリマに染料を選択的に反応させるなどし
て、着色可能である。ある場合には、色が所望であると
ころのXーY層のこれらの部分に着色されたモノマを選
択的に付着させるのと同様の技術、または、インクジェ
ットを用いることによりポリマが高分子化されると、ロ
ーズベンガルアクリレート、たとえば、3ーヒドロキシ
ローズベンガルのアクリレートエステルなどの反応性着
色モノマが、ポリマに反応可能となる。すなわち、色が
所望されるXーY層のこれらの部分におけるXーY層
に、反応性染料を付着させ、染料付着後、直ちに層を照
射することにより、染料は、付着された部分に於けるX
ーY層に固着する。または、反応性のない染料は、Xー
Y層を硬化させる前に、類似の形態で、層に付着可能で
ある。XーY層の引き続く高分子化は、染料を留めて、
所望の色を製造するものである。反応性のない染料を使
用すると、ブルメンタール工程を用いて三次元物体を形
成することが両立されるが、にじみまたはひろがりの問
題が、立体石版工程においておきる可能性がある。ここ
で、Z方向にプラットフォームが低下すると、XーY層
は、次いで光硬化性組成物に浸されるものである。
In another embodiment of the invention, selected portions or elements of the model can be colored, such as by selectively reacting a polymer with a dye, at the point where color is desired. In some cases, the polymer is polymerized by techniques similar to the selective attachment of colored monomers to those portions of the XY layer where color is desired, or by using inkjet. The reactive colored monomer, such as rose bengal acrylate, eg, the acrylate ester of 3-hydroxy rose bengal, is then allowed to react with the polymer. That is, by attaching a reactive dye to the XY layers in those portions of the XY layer where a color is desired and irradiating the layer immediately after the dye is attached, the dye is in the attached portions. Kick X
-Fix to Y layer. Alternatively, the non-reactive dye can be applied to the layer in a similar fashion prior to curing the XY layer. Subsequent polymerisation of the XY layer retains the dye,
It produces the desired color. The use of non-reactive dyes is compatible with forming three-dimensional objects using the Blumental process, but problems of bleeding or spreading can occur in the three-dimensional lithographic process. Here, when the platform is lowered in the Z direction, the XY layer is then immersed in the photocurable composition.

【0030】本発明の実施態様において使用可能な他の
反応性染料の例としては、ビニル基を含有するように変
成された染料が挙げられる。反応性のない染料の例は、
本技術分野において容易に入手可能である。
Examples of other reactive dyes that can be used in embodiments of the present invention include dyes modified to contain vinyl groups. Examples of non-reactive dyes are
It is readily available in the art.

【0031】選択的な色を製造する観点からは、光硬化
性組成物の組成は、特には重要ではない。光硬化性組成
物において有用な、モノマ、オリゴマ、および光重合開
始剤の例は、デュポンの欧州特許0393672号およ
びハルの米国特許第4575330号に開示されてい
る。
From the viewpoint of producing a selective color, the composition of the photocurable composition is not particularly important. Examples of monomers, oligomers, and photoinitiators useful in photocurable compositions are disclosed in DuPont EP 0393672 and Hull US Pat. No. 4,575,330.

【0032】本発明のさらなる実施態様によれば、三次
元モデルの選択された部分の感触特性が、変えられてい
る。本発明のこの実施態様によれば、架橋度は、XーY
層の選択された部分で増加し、感触差異を形成するもの
である。本発明の主な適用のうちの一つは、三次元解剖
学的モデルの製造である。これらのモデルにおいては、
種々の解剖学的特徴の、異なる感触、テクスチャー、ま
たは弾性を模倣するため、モデルのある部分の感触特性
を変化させることが望ましい。たとえば、ひざのモデル
の製造においては、多く架橋した本質的に弾性的でない
ポリマの骨部を形成し、より弾性的なポリマからじんた
いを形成することが望ましい。
According to a further embodiment of the invention, the tactile properties of the selected part of the three-dimensional model are altered. According to this embodiment of the invention, the degree of crosslinking is XY
It increases in selected portions of the layer, creating a texture difference. One of the main applications of the invention is the production of three-dimensional anatomical models. In these models,
It is desirable to change the tactile properties of some parts of the model to mimic the different feels, textures, or elasticity of various anatomical features. For example, in the manufacture of a model of the knee, it is desirable to form highly crosslinked, essentially inelastic polymer bones and to form a braid from a more elastic polymer.

【0033】モデルに異なった感触特性を付与するある
技術は、XーY層を照射して、層を形成しているポリマ
における架橋の第1レベルを形成することである。次い
で、さらなる架橋が、さらなる照射により層の選択され
た部分に導入される。また、結果として異なった感触特
性を示すことになる、架橋度の差異は、XーY層が走査
されるとき、レーザービームの強度を調節することによ
り、形成可能である。
One technique for imparting different tactile properties to the model is to illuminate the XY layer to form the first level of cross-linking in the polymer forming the layer. Further crosslinks are then introduced into selected portions of the layer by further irradiation. Also, differences in the degree of crosslinking, which result in different tactile properties, can be created by adjusting the intensity of the laser beam as the XY layer is scanned.

【0034】架橋度を調整しながら異なった感触性を形
成するために使用可能な化学作用は、オキシムアクリレ
ートに基づくものであり、文献(Kumar、G.
S.、and Neckers、D.C.、”Lase
rーinduced ThreeDimentiona
l Photopolymerization Usi
ng Visible Initiators and
UV CrossーLinking by Phot
osensitive Monomers” Macr
omolecules Vol.24、No.15、p
4322(1991))に詳細に記載されている。オキ
シムアクリレートは、UV域において吸収最大を有す
る。この文献は、高圧水銀ランプまたはHeーCdUV
レーザを用いるペンダント基の光架橋、および、アルゴ
ンイオンレーザを用いる可視重合開始剤によるオキシム
アクリレートの光重合の研究を開示している。このよう
に、この実施態様におけるXーYレーザは、可視光レー
ザを用いる走査により重合可能であり、UVレーザを用
いる第2走査は、架橋度を変化させ、感触差異を形成す
るのに使用可能である。
The chemistries that can be used to form different textures while adjusting the degree of cross-linking are based on oxime acrylates and are described in Kumar, G. et al.
S. , And Neckers, D.M. C. , "Lase
r-induced Three Dimensiona
l Photopolymerization Usi
ng Visible Initiators and
UV Cross-Linking by Photo
ossitive Monomers ”Macr
OMOLECULES Vol. 24, No. 15, p
4322 (1991)). Oxime acrylate has an absorption maximum in the UV range. This document refers to a high pressure mercury lamp or He-CdUV
A study of photocrosslinking of pendant groups using a laser and photopolymerization of oxime acrylate with a visible polymerization initiator using an argon ion laser is disclosed. Thus, the XY laser in this embodiment can be polymerized by scanning with a visible light laser and the second scan with a UV laser can be used to change the degree of crosslinking and create a texture difference. Is.

【0035】以上、本発明を実施例を参照して詳細に説
明したが、当業者にとって、添付の特許請求の範囲に記
載された発明の範囲を逸脱することなく、種々の変換を
することが可能であることは明らかであろう。
Although the present invention has been described in detail with reference to the embodiments, various conversions can be made by those skilled in the art without departing from the scope of the invention described in the appended claims. It will be clear that it is possible.

Claims (11)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 他のエレメントとは異なって着色され
た、選択されたエレメントを有する三次元物体の製造方
法であり、 a.光応答性剤を含有する光硬化性組成物のフィルムを
提供し、 b.前記フィルムを、形成されるべき物体の断面パター
ンにおいて照射し、 c.異なる色に着色されるべき前記選択されたエレメン
トに相当する前記断面パターンの1以上の部分を、選択
的に、前記光応答性剤を活性化させる照射を用いて照射
し、ここで、前記光応答性剤が、前記断面パターンの選
択された照射部分に着色し、または、前記断面パターン
の選択された照射部分から脱色し、 d.前記工程a、b、およびcを繰り返して、前記物体
の連続して隣接する断面パターンを形成し、 e.前記断面パターンを一体化して前記物体を提供する
ことからなる、三次元物体の製造方法。
1. A method of manufacturing a three-dimensional object having selected elements that are colored differently from other elements, comprising: a. Providing a film of a photocurable composition containing a photoresponsive agent, b. Illuminating the film in a cross-sectional pattern of the object to be formed, c. One or more portions of the cross-sectional pattern corresponding to the selected elements to be colored differently are selectively illuminated with radiation that activates the photoresponsive agent, wherein the light is A responsive agent colors or bleaches selected irradiated portions of the cross-sectional pattern, or decolorizes selected irradiation portions of the cross-sectional pattern, d. Repeating steps a, b, and c to form successive adjacent cross-sectional patterns of the object, e. A method of manufacturing a three-dimensional object, comprising providing the object by integrating the cross-sectional patterns.
【請求項2】 前記光応答性剤が光漂白性染料である、
特許請求の範囲第1項に記載の方法。
2. The photoresponsive agent is a photobleaching dye.
The method according to claim 1.
【請求項3】 前記光応答性剤が、光分解性壁部形成ポ
リマにおいて、マイクロカプセル化されたカラープリカ
ーサである、特許請求の範囲第1項に記載の方法。
3. The method according to claim 1, wherein the photoresponsive agent is a color precursor microencapsulated in a photodegradable wall-forming polymer.
【請求項4】 前記光応答性剤が、カラープリカーサを
含有する光軟化性マイクロパーティクルである、特許請
求の範囲第1項に記載の方法。
4. The method according to claim 1, wherein the photoresponsive agent is photosoftening microparticles containing a color precursor.
【請求項5】 前記光硬化性組成物が、複数の光応答性
剤を含有し、各光応答性剤は、前記物体の選択された部
分が異なって着色可能なように、異なった色の形成制御
をする、特許請求の範囲第1項に記載の方法。
5. The photocurable composition contains a plurality of photoresponsive agents, each photoresponsive agent having a different color so that selected portions of the object can be colored differently. The method according to claim 1, wherein formation control is performed.
【請求項6】 前記工程cが、前記工程bの後に行なわ
れる、特許請求の範囲第1項に記載の方法。
6. The method of claim 1, wherein step c is performed after step b.
【請求項7】 前記工程cが、前記工程bと同時に行な
われる、特許請求の範囲第1項に記載の方法。
7. The method of claim 1 wherein step c is performed concurrently with step b.
【請求項8】 前記光応答性剤が、光漂白性光重合開始
剤である、特許請求の範囲第7項に記載の方法。
8. The method according to claim 7, wherein the photoresponsive agent is a photobleaching photopolymerization initiator.
【請求項9】 他のエレメントとは異なって着色され
る、選択されたエレメントを有する三次元物体の製造方
法であり、 a.光硬化性組成物のフィルムを提供し、 b.前記フィルムを、形成されるべき物体の断面パター
ンにおいて照射し、 c.異なる色に着色されるべき前記選択されたエレメン
トに相当する前記断面パターンの1以上の部分に、染料
を付着させ、 d.前記工程a、b、およびcを繰り返して、前記物体
の連続して隣接する断面パターンを形成し、 e.前記断面パターンを一体化して前記物体を提供する
ことからなり、ここで、前記工程cが、前記工程bの前
または後に行なわれる、三次元物体の製造方法。
9. A method of manufacturing a three-dimensional object having selected elements that is colored differently from other elements, comprising: a. Providing a film of a photocurable composition, b. Illuminating the film in a cross-sectional pattern of the object to be formed, c. Attaching a dye to one or more portions of the cross-sectional pattern corresponding to the selected elements to be colored differently, d. Repeating steps a, b, and c to form successive adjacent cross-sectional patterns of the object, e. A method of manufacturing a three-dimensional object, which comprises integrating the cross-sectional patterns to provide the object, wherein the step c is performed before or after the step b.
【請求項10】 前記染料が、前記光硬化性組成物と反
応可能であり、これにより前記光硬化性組成物において
前記染料が固着する、特許請求の範囲第9項に記載の方
法。
10. The method of claim 9 wherein the dye is capable of reacting with the photocurable composition, thereby fixing the dye in the photocurable composition.
【請求項11】 他のエレメントとは異なる感触特性を
有する選択されたエレメントを有する三次元物体の製造
方法であり、 a.感触特性を変えることが可能な光応答性剤を含有す
る光硬化性組成物のフィルムを提供し、 b.前記フィルムを、形成されるべき物体の断面パター
ンにおいて照射し、 c.前記光応答性剤を活性化させる照射により、異なっ
た感触特性が所望される、前記選択されたエレメントに
相当する前記断面パターンの1以上の部分を、選択的に
照射して、前記選択された部分の感触特性を変え、 d.前記工程a、b、およびcを繰り返して、前記物体
の連続して隣接する断面パターンを形成し、 e.前記断面パターンを一体化して前記物体を提供する
ことからなる、三次元物体の製造方法。
11. A method of manufacturing a three-dimensional object having selected elements having different tactile properties than other elements, comprising: a. Providing a film of a photocurable composition containing a photoresponsive agent capable of altering the tactile properties, b. Illuminating the film in a cross-sectional pattern of the object to be formed, c. Irradiation that activates the photoresponsive agent selectively irradiates one or more portions of the cross-sectional pattern corresponding to the selected element, where different tactile properties are desired, to the selected Changing the feel characteristics of the part, d. Repeating steps a, b, and c to form successive adjacent cross-sectional patterns of the object, e. A method of manufacturing a three-dimensional object, comprising providing the object by integrating the cross-sectional patterns.
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